Регулируемый конвертор Советский патент 1983 года по МПК H02M3/335 

1

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в автономных системах электропитания аппаратуры связи и автоматики.

. По основному авт. св. № 714588 известен регулируемый конвертор, содержащий подсоединенные к входным выводам транзисторные инверторные каскады с выходны.м трансформатором, вторичная обмотка которого через выпрямитель и ЬСД-фильтр подсоединена к выходным выводам, которые через широтно-импульсный модулятор связаны с транзисторами инверторного каскада, при этом конвертор снабжен дополнительными транзисторами, базы и эмиттеры которых объединены соответственно между собой и подключены через первую RC-цепочку к обмотке дополнительного трансформатора, другая обмотка которого подсоединена к широтно-импульсному модулятору, третья обмотка через резистор подсоединена к дросселю LCД - фильтра, причем эмиттеры дополнительных транзисторов через вторую RC-цепочку подсоединены к транзистору инверторного каскада, коллекторы этих транзисторов подсоединены через диод к дополнительной обмотке выходного трансформатора, а коллектор одного из этих транзисторов соединен через третью RC-цепочку с входным выводом, который связан через резистор с базой другого дополнительного транзистора 1. Недостатком известного конвертора явJ ляется низкая надежность работы, так как при граничных значениях параметров элементов электрической схемы, определяемых их технологическим разбросом, имеет место превышение пускового тока выше максимально допустимого значения, и, как следст10 вие, выход из строя регулирующего транзистора.

Превышение пускового тока выше допустимого значения происходит из-за снижения индуктивного сопротивле.ния первичной обмотки выходного трансформатора,

15 в цепи которой включен регулирующий транзистор, вследствие насыщения сердечника трансформатора в момент запуска.

Насыщение же сердечника выходного трансформатора происходит из-за того, что

20 в момент запуска дополнительный трансформатор не формирует управляющего сигнала на дополнительные транзисторы для обеспечения паузы (так как конденсатор фильтра не зарядился до номинального напряжения). При этом длительность паузы

определяется в основном параметрами элементов схемы и при граничных значениях параметров недостаточна для обеспечения перемагничивания сердечника выходного трансформатора. Сердечник трансформатора, не успев перемагнититься во время паузы, насыш.ается во время рабочего хода.

Цель изобретения - повышение надежности работы путем ограничения пускового тока.

Поставленная цель достигается тем, что в конвертор введены третий и четвертый диоды и четвертая параллельная RC-цепочка, причем третий диод и четвертая параллельная RC-цепочка соединены последовательно и включены между одним из выводов вторичной обмотки выходного трансформатора и одним из выводов первичной обмотки дополнительного трансформатора, а четвертый диод включен между другим выводом вторичной обмотки выходного трансформатора и отводом от первичной обмотки дополнительного трансформатора.

На чертеже представлена принципиальная схема регулируемого конвертора.

Конвертор содержит силовой 1 и вспомогательный 2 усилительные транзисторньш каскады, включенные в первичные полуобмотки 3 и 4 выходного трансформатора 5. Вторичная обмотка 6 выходного трансформатора 5 нагружена на однополупериодный выпрямитель 7 и ЬСД-фильтр 8 с дросселем 9. Одна из обмоток 10 дополнительного трансформатора 11 через узел 12 управления подсоединена к выходным выводам Другая обмотка 13 дополнительного трансформатора 11 своими концами через резистор 14 подсоединена к концам дроссе.ля 9. .Третья обмотка 15 дополнительного трансформатора 11 через первую RC-цепочку 16 подключена к параллельно соединенным входам первого 17 и второго 18 дополнительных транзисторов, эмиттеры которых через вторую RC-цепочку 19 подсоединены к входу транзисторного инверторного каскада I, коллекторы этих транзисторов соединены между собой через первый диод 20 и вспомогательную обмотку 21 выходного трансформатора 5, а коллектор второго дополнительного транзистора 18 соединен через третью RC-цепочку 22 с входным выводом, который связан через цепь запуска 23 с базой первого дополнительного транзистора 17.

Второй диод 24 включен в обмотку 10 управления трансформатора 11. Третий диод 25 и четвертая параллельная RC-цепочка 26 соединены последовательно и включены между одним из выводов обмотки 6 выходного трансформатора 5 и одним из выводов обмотки 13 дополнительного трансформатора 11. Четвертый диод 27 включен между упругим выводом обмотки 6 трансформатора 5 и отводом от обмотки 13 трансформатора И.

Транзисторный инверторный каскад 1 обеспечивает рабочий ход, при котором энергия от входных выводов передается через полуобмотку 3 выходного трансформатора 5, вторичную обмотку 6, вь1прямитель 7 и ЬСД-фильтр 8 на выход конвертора.

Вспомогательный транзисторный каскад 2 подключает к входному источнику первичную полуобмотку 4 выходного трансформатора 5 и обеспечивает обратное перемагничивание сердечника трансформатора 5 при запертом от внешнего сигнала , силовом транзисторе 1.

При подключении конвертора к источнику питания начинается его рабочий .ход. При этом по цепи запуска 23 подается запираюший сигнал на первый дополнительный транзистор 17 и отпирающий сигнал на второй дополнительный транзистор 18, который подает через переход эмиттерколлектор, бторую 19 и третью 22 RC-цепочки отпирающий сигнал на базу транзисторного инверторного каскада 1. Дальнейшее удержание транзисторов 1 и 18 в открытом состоянии обеспечивается за счет положительной обратной связи через выходной трансформатор 5, выпрямитель 7, дроссель 9, дополнительный трансформатор 11 и первую RC-цепочку 16. Причем базовый ток транзисторного каскада 1 поступает от дополнительной обмотки 21 выходного трансформатора 5 через первый диод 20. Рабочий ход продолжается до тех пор, пока не произойдет переключение транзисторного каскада 1. Его переключение происходит при перемагничивании дополнительного трансформатора 11 под воздействием напряжения положительной полярности дросселя 9, поступающего с него на первичную обмотку 13 дополнительного трансформатора 11 через резистор 14.

Трансформатор 11 перемагничивается в прямом направлении и задает временный интервал рабочего хода импульсом управления, формируемом на его обмотке 15. При на.сыщении сердечника дополнительного трансформатора 11 падает до нуля напряжение на его обмотке 15 и конденсатор первой RC-цепочки 16 реверсирует ток на параллельных входах дополнительных транзисторов 17 и 18, осуществляя их активное переключение. Одновременно обрывается вторым дополнительным транзистором 18 прямой базовый ток транзисторного каскада 1, подаваемый от дополнительной обмотки 21 выходного трансформатора 5 через диод 20.

Далее в работе конвертора наступает пауза.

При запуске она обеспечивается следующим образом.

Момент запуска характерен тем, что напряжение на выходе конвертора близко к нулю (конденсатор фильтра не зарядился) и по этой причине отсутствует отрицательная полуволна напряжения на дросселе 9. Поэтому для обеспечения сигнала положительной обратной связи необходимой формы обратное перемагничивание сердечника Дополнительного трансформатора 11 в момент запуска осуществляется напряжением отрицательной полярности обмотки 6 выходного трансформатора 5, который после рабочего хода перемагничивается транзисторным каскадом 2. Отрицательное напряжение с обмотки 6 на обмотку 13 и вместе с этим и на обмотку 15 трансформатора 11 подается посредством цепи из третьего диода 25, четвертой RC-цепочки 26 и четвертого диода 27. Этим напряжением обеспечивается пауза в работе конвертора, во вреТйя которой напряжением обмотки 15 первый дополнительный транзистор 17 удерживаетея в открытом состоянии, второй дополнительный транзистор 18 и транзисторный каскад 1 в закрытом состоянии. Обратное перемагничивание сердечника трансформатора 11 от обмотки б осуществляется только в течение переходного процесса во время запуска, пока напряжение на выходе конвертора не достигнет номинального значения. Далее диод 27 запирается напряжением обмотки 13, отрицательная полуволна - которого формируется от дросселя фильтра. Теперь обратное перемагничивание сердечника трансформатора 11 осуилествляется напряжением, поступающим с дросселя 9 фильтра, и, таким образом, -формируется управляющее напрйжение для обеспечения паузы при работе конвертора в установившемся режиме. .. Окончание паузы происходит при насыщении сердечника дополнительного трансформатора 11, при этом падает до нуля напряжение на его обмотке 15 и конденсатор .,.., .. Г---Гпервой RC-цепочки 16 обеспечивает реверс базовых токов транзисторсгв 17 и 18. При этом через вторую 19 и третью 11 RC-цепочки дается начальный бросок базового тока транзистора 1 от источника питания Е, а удержание транзисторов 1, 17 и 18 в соответствующем состоянии производится по цепи вышеописанной положительной обратной связи. Стабилизация выходного напряжения осуществляется автоматически посредством изменения временного интервала таузы, которыи зависит от тока подмагничивания обмотки 10 дополнительного трансформатора 11, задаваемого узлом 12 управления, при этом увеличении тока подмагничивания увеличивается пауза и, следовательно, коэффициент заполнения уменьшается. Временные интервалы выбраны так, что выходной трансформатор 5 не насыщается в интервале рабочего хода, а работает на линейном участке. В конверторе сердечник дополнительного трансформатора при запуске для обеспечения паузы достаточной длительности перемагничивается энергией вторичной обмотки выходного трансформатора. Это позволяет создать (независимо от технологического разброса параметров элементов электрической схемы) условия для перемагничивания сердечника выходного трансформатора за время паузы, тем самым исключить его насыщение во время рабочего -хода и вместе с этим обеспечить индуктивное сопротивление его первичной обмотки, достаточным для поддержания пускового тока в границах, не превыщающих максимально допустимого значения. Предлагаемое устройство снижает пусковой ток в 1,8-2,3 раза по сравнению с известным. Это при прочих равных условиях исключает выход из строя регулирующего транзистора во время наладки и эксплуатации и вместе с тем исключает затраты времени, связанные с поиском неисправности и замене выщедщих из строя элементов. Кроме того, предлагаемое устройство позволяет питать нагрузку, емкостный вход которой в 3-4 раза больще, по сравнению с известным, что позволяет использовать его для питания подульных плат, на входе которых устанавливаются конденсаторы значительной емкости. Формула изобретения Регулируемый конвертор по авт. св. № 714588, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы путем ограничения пускового тока, в него введены третий и четвертый диоды и четвертая параллельная RC-цепочка, причем третий диод и RC-цепочка соединены последовательно и включены между одним из выводов вторичной обмотки выходного трансформатора и одним из выводов первичной обмотки дополнительного трансформатора, а четвертый диод включен между другим выводом вторичной обмотки, выходного трансформатора и отводом от первичной обмотки дополнительного трансформатора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР №714588, кл. Н 02 М 3/335, 1977.

gi / J

-и4ZI

//

Id fO

I

j I